Mari kita lihat 5 perangkat berikut yang dapat meningkatkan kualitas daya:
- Alat Pelindung Lonjakan Arus, (Surge protection devices)
- Generator Cadangan
- Uninterruptible power supply (UPS)
- Trafo isolasi
Bagaimana cara kerja trafo isolasi? - Regulator tegangan (stabilisator)
Berikut penjelasan masing-masing alat di atas:
- Surge protection devices
Peralatan listrik dalam sistem distribusi dapat terkena lonjakan internal atau eksternal. Lonjakan internal dihasilkan dalam fasilitas oleh peralatan pengguna. Mereka dihasilkan dari proses switching, misalnya, mengganti beban induktif atau kapasitif, pembukaan sekering atau pemutus dalam rangkaian induktif.
Lonjakan eksternal dihasilkan di luar fasilitas dan masuk ke fasilitas melalui kabel utilitas. Mereka dihasilkan dari operasi sekering, peralihan sistem tenaga dan petir.
Perangkat pelindung lonjakan arus melindungi peralatan dari lonjakan ini dengan membatasi jumlah energi lonjakan yang tidak diinginkan yang mencapai peralatan. Energi lonjakan dialihkan ke jalur daripada peralatan itu sendiri (netral atau bumi).
Alat pelindung lonjakan arus merupakan elemen nonlinier yang berfungsi sebagai sakelar isolasi pada kondisi normal dimana resistansinya sangat tinggi. Ketika tegangan meningkat dan mencapai nilai tertentu yang disebut “tegangan penjepit”, perangkat pelindung lonjakan arus akan berubah dengan cepat (dalam nanodetik) dari mode resistansi sangat tinggi ke mode resistansi sangat rendah.
Kemudian sebagian besar energi lonjakan diarahkan melalui perangkat pelindung lonjakan arus, dan sebagian besar energi ini dihamburkan dalam resistansi internalnya (Gambar 2).
- Generator cadangan
Di industri besar dan untuk interupsi jangka panjang, pembuatan cadangan penting untuk memasok setidaknya beban kritis. Umum menggunakan generator diesel yang disetel dengan peringkat yang cukup untuk memberi makan beban kritis ini seperti sistem penerangan darurat, lift listrik, proses industri yang tidak dapat menahan gangguan lama, rumah sakit dan sejenisnya.
Biasanya generator cadangan digunakan sebagai unit standby dan dihubungkan dengan sistem distribusi industri pada switchboard tegangan rendah utama (lihat Gambar 3). Sakelar transfer otomatis (ATS) dapat digunakan untuk secara otomatis mentransfer sumber daya dari pengumpan masuk utilitas ke generator cadangan dalam kasus darurat.
Interlock listrik disediakan antara kedua sumber untuk menghindari operasi paralel.
Beberapa pengumpan keluar dari beban non-esensial dapat diputus untuk menjaga permintaan daya dalam peringkat generator yang sebagian besar lebih rendah dari peringkat sumber utilitas.
Dalam banyak kasus, busbar LV utama dibagi menjadi dua bagian dengan bus coupler untuk meningkatkan keandalan. Setiap bagian diumpankan dari sumber utilitas yang berbeda (lihat Gambar 4). Pengumpan keluar dari beban kritis lebih disukai untuk dihubungkan ke salah satu dari dua bagian ini yang disuplai oleh sumber utilitas dalam operasi normal dan generator cadangan dalam operasi darurat.
Pemutus sirkuit A, B, C dan D harus dikontrol untuk memenuhi tabel kebenaran yang diberikan dalam Tabel 1. Tabel ini menunjukkan posisi on / off dari pemutus sirkuit generator D pada kombinasi yang berbeda dari posisi pemutus A, B dan C. Posisi “on” diwakili oleh “1”, sedangkan “0” mewakili “off
posisi”.
Tabel 1 – Circuit Breaker atau Pemutus arus memposisikan ‘0’ untuk Mati dan ‘1’ untuk Hidup
| A | B | C | D |
| 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 0 |
- Uninterruptible Power Supply (UPS)
UPS adalah sumber daya alternatif untuk memasok daya ke beban selama gangguan atau pemadaman sumber daya utama (misalnya, sumber utilitas). UPS dilengkapi sirkuit penyearah untuk mengubah daya masukan AC menjadi daya arus searah (DC). Daya DC mengisi satu set baterai untuk menyimpan energi dan inverter untuk mengubah energi tersimpan DC kembali ke daya AC untuk beban (lihat Gambar 5).
6 atau 12 atau 24 dioda bridge dapat merupakan rangkaian penyearah tergantung pada tingkat distorsi gelombang yang diinginkan. Dari segi kestabilan frekuensi dan juga kestabilan tegangan, inverter yang merupakan generator UPS memiliki kinerja yang lebih baik dari pada listrik.
“Ini dirancang untuk menghasilkan tegangan sinusoidal bahkan ketika memasok beban nonlinier, yaitu berurusan dengan arus yang sangat terdistorsi.
Misalnya, dalam unit fase tunggal dengan konverter setengah jembatan, tegangan gelombang persegi yang muncul antara A dan B (lihat Gambar 6) disaring untuk mendapatkan gelombang tegangan sinusoidal pada output unit.
Selama operasi normal, utilitas memasok daya ke beban secara langsung melewati unit UPS dan ke UPS untuk mengisi baterainya melalui sirkuit penyearah. Dalam operasi darurat, misalnya pemadaman sumber listrik alat, UPS menyuplai daya ke beban dengan cukup cepat (beberapa milidetik) untuk menghindari kerusakan akibat gangguan beban.
Ini mengharuskan penggunaan sakelar transfer elektronik untuk mengubah sumber daya menjadi beban.
UPS efektif untuk beban berbasis elektronik digital, seperti sistem komputer dan PLC di mana hilangnya data dapat dihindari. Di sisi lain, mereka memiliki kekurangan di mana sakelar transfer dan penyearah terkena gangguan saluran dalam kondisi operasi normal. Dalam keadaan darurat, waktu pengoperasian UPS dibatasi oleh kapasitas baterai.
Desain UPS dan, umumnya, ESS bergantung pada mode operasi yang diperlukan. Tiga mode operasi dipertimbangkan: siaga (offline), online dan interaktif saluran. (Pelajari lebih lanjut tentang perangkat UPS)
Modus operasi siaga berarti bahwa ESS beroperasi hanya selama waktu interupsi, sementara itu beroperasi penuh waktu dalam kasus mode operasi online. Mode operasi garis-interaktif mencakup kedua mode ini.
Gambar 7 – Perlindungan daya UPS Galaxy VM 160, 1125 kVA, 480 V, 3-fase yang terintegrasi mulus ke dalam aplikasi pusat data menengah, industri, atau fasilitas
- Trafo Isolasi
Mereka umumnya terdiri dari dua belitan terpisah dengan pelindung magnetik di antara belitan ini untuk menawarkan kontrol kebisingan. Kebisingan dapat diangkut ke perangkat listrik dengan kopling elektromagnetik (EMC) dengan dua cara dasar: kebisingan mode diferensial dan kebisingan mode umum (lihat Gambar 8).
Trafo isolasi dihubungkan antara sumber daya dan perangkat listrik. Oleh karena itu, ia membawa arus beban penuh dan karenanya harus berukuran sesuai.
“Manfaat utama yang ditawarkan oleh transformator isolasi adalah isolasi antara dua rangkaian dengan mengubah energi listrik menjadi energi magnet dan kembali menjadi energi listrik, sehingga bertindak sebagai sumber daya baru.”
4.1 Bagaimana cara kerja trafo isolasi?
Mempertimbangkan tegangan tinggi, transien arus tinggi dimasukkan ke saluran listrik oleh efek langsung dan tidak langsung (diinduksi) dari aktivitas petir atau lonjakan sakelar.
Jika transien ini adalah mode diferensial, maka transformator isolasi akan secara efektif melewatkan transien ini dengan sedikit atau tanpa atenuasi.
Hal ini terjadi karena transformator isolasi dirancang untuk melewatkan frekuensi daya dalam mode diferensial, dan susunan frekuensi transien petir sedemikian rupa sehingga sebagian besar kandungan energi dalam komponen frekuensi di bawah beberapa puluh kilohertz, yaitu, dalam lulus pita dari sebagian besar transformator isolasi.
Sebaliknya, jika transien ini adalah mode umum, maka transformator isolasi berpelindung yang sesuai akan memberikan perlindungan yang efektif terhadap lonjakan tersebut. Ini karena transien mode-umum dibagi menjadi dua di antara sepasang kabel listrik, dan keduanya berjalan ke arah yang sama. Mereka mengalir ke transformator dari terminalnya dan berjalan di kumparan primer, akhirnya keluar ke bumi melalui pelat pelindung.
Pada saat ini, mereka berjalan di kumparan ke arah yang berlawanan, membatalkan efek induktifnya di sisi sekunder. Oleh karena itu, transien mode-umum tidak mencapai sisi sekunder (lihat Gambar 9).
Dengan demikian dapat dilihat bahwa trafo berpelindung akan memberikan proteksi yang efektif terhadap lonjakan mode-umum asalkan tegangan puncak tidak melebihi nilai insulasi trafo. Ini juga secara efektif tidak memberikan redaman gelombang mode diferensial.
- Regulator Tegangan
Fungsi regulator tegangan adalah untuk menjaga tegangan pada beban dalam batas yang telah ditentukan. Selama tegangan sags, regulator tegangan meningkatkan tegangan ke tingkat yang diinginkan untuk beban sensitif dan, sebaliknya, selama tegangan berlebih atau pembengkakan, mereka menurunkan tegangan. Sebagian besar, penggunaan regulator tegangan adalah untuk mengurangi efek kejadian sag.
Jenis umum yang digunakan untuk mengatur tegangan adalah autotransformer rasio variabel yang digerakkan motor. Motor digunakan untuk mengubah lokasi penggeser pada belitan transformator, memberikan perubahan rasio transformator untuk menaikkan atau menurunkan level tegangan (lihat Gambar 11).
Waktu respons lambat, yang mungkin tidak memadai untuk beberapa beban dan mungkin tidak mengoreksi variasi tegangan jangka pendek yang besar.
Penstabil tegangan servo (bekerja pada mekanisme servo) menggunakan motor servo untuk mengaktifkan koreksi tegangan. Ini terutama digunakan untuk akurasi tegangan output tinggi, biasanya ± 1 persen dengan perubahan tegangan input hingga ± 50 persen.
Sirkuit internal penstabil servo menggabungkan motor servo, autotransformer, transformator buck boost, driver motor dan sirkuit kontrol.
Itulah artikel tentang 5 perangkat untuk meningkatkan kualitas daya yang radius terjemah bebas dari artikel Electrical Engineering Portal. Untuk artikel asli bisa langsung merujuk di link berikut.
https://electrical-engineering-portal.com/power-quality-devices-commercial-plant
Jika artikel ini bermanfaat jangan lupa untuk share di media sosial kalian. Sekian terima kasih 🙂
Referensi artikel asli
- Electric distribution systems by ABDELHAY A. SALLAM and OM P. MALIK
- Protection against lightning effects by Legrand
